減小鋼端殼安裝焊接誤差QC

廣州生物島~大學(xué)城隧道工程（A標(biāo)）岸上工區(qū)QC小組成果報告廣州生物島~大學(xué)城隧道工程（A標(biāo)）岸上工區(qū)QC小組成果報告PAGEPAGE182009年中國中鐵股份公司第29屆QC成果發(fā)布會資料減小鋼端殼安裝焊接誤差成果報告發(fā)表人：劉凱中鐵隧道股份有限公司廣州生物島~大學(xué)城隧道工程（A標(biāo)）岸上工區(qū)QC小組2009年3月

目錄一、 工程概況3二、 QC小組簡介4三、 選擇課題4四、 現(xiàn)狀調(diào)查5五、 設(shè)定目標(biāo)6六、 分析原因7七、 要因確認(rèn)9八、 制定對策10九、 實(shí)施對策10十、 檢查效果15十一、制定鞏固措施16十二、總結(jié)及今后打算17

減小鋼端殼安裝焊接誤差廣州生物島~大學(xué)城隧道（A標(biāo)）岸上工區(qū)QC小組工程概況：生物島—大學(xué)城隧道工程位于廣州市的東南部，連接生物島與大學(xué)城，隧道線路呈南北走向，起點(diǎn)與侖頭—生物島隧道相接，兩座隧道以生物島東西向主干道中心線為界。本標(biāo)段為A標(biāo)段，全長552m，包括214m的沉管段和338m的北端岸上段。圖1生物島—大學(xué)城隧道工程位置圖鋼端殼為長23m，高8.7m，安裝在每一節(jié)預(yù)制管段的兩個端頭，與管段混凝土聯(lián)為一體，主要作用是在連接各管段接頭時，用來安裝GINA橡膠止水帶和OMEGA橡膠止水帶，供管段沉放期間管段結(jié)合使用。對鋼端殼的平整度、傾斜度等制作精度要求極高，要求鋼端殼的平面不平度不大于3mm，每延米不平度小于1mm。圖2管段端頭鋼端殼QC小組簡介：廣州生大岸上工區(qū)施工技術(shù)QC小組成員概況表1小組名稱廣州生~大岸上工區(qū)施工技術(shù)QC小組成立時間2008.7.20課題名稱減小鋼端殼安裝焊接誤差小組類型攻關(guān)型組長王思凡活動時間2008年7月20日~2008年9月29日注冊時間2008.7.30小組成員9人注冊號2008-07活動頻次兩周/次，出勤率100%TQM教育時間45h序號姓名性別職稱文化程度組內(nèi)職務(wù)（工作）1王思凡女工程師大本組長2張聯(lián)鋒男副高大本副組長3黎明男工程師大專副組長4劉凱男助工大專資料匯編與施工管理5馬建男技術(shù)員大?，F(xiàn)場施工與質(zhì)量檢查6李云濤男助工大本現(xiàn)場施工與質(zhì)量檢查7張峰坤男助工大?，F(xiàn)場施工與質(zhì)量檢查8張朋朋男助工大本測量定位9吳毅男高級電焊技師高中現(xiàn)場焊接工藝控制制表人：劉凱日期：2008年7月22日選擇課題：本小組的活動課題為：減小鋼端殼安裝焊接誤差，選題理由主要有以下幾點(diǎn)：鋼端殼鋼端殼是整個工程止水的核心技術(shù)，安裝焊接精度的控制技術(shù)是掌握沉管關(guān)鍵工藝之一。該工程目標(biāo)是確保省優(yōu)，爭創(chuàng)國家科技進(jìn)步獎。在施工過程中必須嚴(yán)格控制每一個環(huán)節(jié)，確保優(yōu)良，為整個工程創(chuàng)優(yōu)創(chuàng)造條件。超越常規(guī)施工，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化施工，為集團(tuán)公司積累高精度施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)人才。鋼端殼安裝焊接精度，直接影響止水效果，決定對接沉放的成敗。減小鋼端殼安裝焊接誤差圖3選題理由制圖人：劉凱2008年7月22日現(xiàn)狀調(diào)查會同我股份公司測量隊(duì)對三節(jié)管段的五個鋼端殼進(jìn)行了全面精確測量。對每個鋼端殼245個測量點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表2：表2安裝焊接精度現(xiàn)狀表（單位mm）位置上下左右整體最凹最凸最凹最凸最凹最凸最凹最凸E1南-1711.5-14.52.5-12.50-25036.5E1北015013-23.501618E2南-280-171-8.52.5-32034.5E2北010.5017.5010.501517.5E3南-45-75.5-74.5-0.51421.5位置面板每延米最大不平度(mm)翼板每延米最大不平度(mm)上下左右上下左右E1南4.23.73.15.94.83.94.32.9E1北2.53.22.13.64.14.93.33.5E2南2.23.62.83.53.45.14.73.8E2北3.73.22.92.24.23.44.53.9E3南4.73.54.23.96.13.52.92.4制表人：張朋朋日期：2008年8月4對以上調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，五個鋼端殼的安裝焊接精度均不能滿足管段GINA橡膠止水帶和OMEGA橡膠止水帶的安裝止水要求。必須對鋼端殼進(jìn)行處理，減小焊接安裝誤差。設(shè)定目標(biāo)確保鋼端殼的面板確保鋼端殼的面板整體不平度不大于3mm，每延米不平度小于1mm，翼板平順且每延米不平度小于1mm。2、目標(biāo)可行性分析目標(biāo)可行能否實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)，小組對目標(biāo)可行選擇的鋼端殼焊接安裝選擇的鋼端殼焊接安裝班組曾成功完成一期管段鋼端殼的焊接安裝，具有豐富的大型鋼構(gòu)件焊接安裝施工經(jīng)驗(yàn)，操作工人素質(zhì)較高。工人技術(shù)優(yōu)勢QC小組有股份公司機(jī)械權(quán)威、測量權(quán)威與工程技術(shù)專家做技術(shù)顧問，技術(shù)上得到了有利保證。技術(shù)團(tuán)隊(duì)QC小組有股份公司機(jī)械權(quán)威、測量權(quán)威與工程技術(shù)專家做技術(shù)顧問，技術(shù)上得到了有利保證。技術(shù)團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢本工程為公司的重點(diǎn)工程，配備了強(qiáng)有利的項(xiàng)目班子，小組成員施工經(jīng)驗(yàn)豐富，攻關(guān)能力強(qiáng)。項(xiàng)目班子優(yōu)勢本工程為公司的重點(diǎn)工程，配備了強(qiáng)有利的項(xiàng)目班子，小組成員施工經(jīng)驗(yàn)豐富，攻關(guān)能力強(qiáng)。項(xiàng)目班子優(yōu)勢圖5可行性分析圖制圖人：劉凱日期：2008年8月4日通過分析，可以看出，雖然現(xiàn)場的一些實(shí)際情況處理的難度非常大，但我們在技術(shù)上和操作水平上是具有優(yōu)勢的，可以減小鋼端殼安裝焊接精度誤差，滿足設(shè)計(jì)施工要求，目標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)！分析原因根據(jù)的現(xiàn)場的測量記錄，結(jié)合資料與當(dāng)時施工情況及各方經(jīng)驗(yàn)，QC小組針對現(xiàn)場實(shí)際情況組織專項(xiàng)會議進(jìn)行了研究分析，從人、機(jī)、材、法、環(huán)等五個方面對影響鋼端殼安裝焊接精度的因素進(jìn)行分析，繪制因果圖如下所示：關(guān)鍵工序控制不當(dāng)關(guān)鍵工序控制不當(dāng)工藝未能透徹領(lǐng)會安裝焊接過程變形較大定位控制誤差過大焊接產(chǎn)生的應(yīng)力變形過大圖6原因分析圖人機(jī)械設(shè)備工藝方法材料因素技術(shù)人員關(guān)鍵工藝不得要領(lǐng)方案操作性不強(qiáng)現(xiàn)場操作不當(dāng)熟練工人少未對鋼板表面銑平鋼板自身平整度不夠安裝誤差過大焊接變形大環(huán)境因素設(shè)計(jì)鋼板薄剛度不夠溫差大引起鋼板變形測量定位方法不當(dāng)焊接工藝方法不合理鋼端殼安裝焊接精度誤差過大采用普通電焊機(jī)焊接產(chǎn)生熱量大昂昂辦啊制圖人：劉凱2008年8月12日制圖人：劉凱2008年8月12日要因確認(rèn)結(jié)合現(xiàn)場記錄和各項(xiàng)原因分析，QC小組針對影響鋼端殼安裝焊接精度的各項(xiàng)因素展開了要因確認(rèn)，具體分析情況匯總見表4：表4要因確認(rèn)表序號末端因素確認(rèn)方法原因分析確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)論1工藝未能透徹領(lǐng)會查閱檔案與現(xiàn)場調(diào)查鋼端殼開始施工前，雖意識到其為關(guān)鍵工序，對其進(jìn)行了調(diào)查學(xué)習(xí)，但由于重視程度不夠，最終未組織專家進(jìn)行討論，吸取相鄰標(biāo)段的成功經(jīng)驗(yàn)，準(zhǔn)備不充分；從而所做方案和交底操作性不強(qiáng)，導(dǎo)致技術(shù)人員不得要領(lǐng)，關(guān)鍵工序序控制不當(dāng)，引起精度誤差過大鋼端殼技術(shù)核心就是對關(guān)鍵工序的高精度控制√要因2熟練工人少現(xiàn)場調(diào)查操作工人中僅有一名技師，多數(shù)很少接觸過大型鋼構(gòu)件的焊接與安裝，操作不熟練?？梢詮纳鐣覍I(yè)隊(duì)伍×非要因3采用普通電焊機(jī)現(xiàn)場調(diào)查在焊接施工時,采用了普通電弧焊機(jī)進(jìn)行施焊,該電焊在焊接時產(chǎn)生的熱量較大,鋼材易受熱產(chǎn)生應(yīng)力變形。過程中進(jìn)行了跳焊，將熱量及時散發(fā)掉×非要因4未對鋼板表面銑平現(xiàn)場調(diào)查對鋼端殼各組塊加工時，未上刨床對面板與翼板進(jìn)行銑平，以消除鋼材自身表面的不平度，減小鋼端殼安裝精度誤差。鋼材自身可滿足要求×非要因5設(shè)計(jì)鋼板薄剛度不夠現(xiàn)場調(diào)查設(shè)計(jì)鋼端殼鋼板僅有16mm厚，寬度為410mm,其最大跨度為23m，單獨(dú)的板材剛度較弱，若不對剛度進(jìn)行有效加強(qiáng)，在焊接安裝時極易產(chǎn)生變形。據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)厚度需大于30mm方能滿足如此大跨度而僅出現(xiàn)微小變形√要因6溫差大引起鋼板變形現(xiàn)場調(diào)查施工時廣州早晚溫差較大，大型鋼構(gòu)件易隨溫差變化發(fā)生形變變形屬整體同步變形，對精度影響不大×非要因7測量定位方法不當(dāng)現(xiàn)場調(diào)查測量時多采用拉線與吊線的粗精度方法，檢查頻次太稀少，間距大到2~3m，測量精度達(dá)不到，檢查測量頻率點(diǎn)數(shù)過少，在施工中根本無法反映其真實(shí)精度，也不能及時發(fā)現(xiàn)誤差需高精準(zhǔn)的測量方案，進(jìn)行高精度控制才能保證延米1mm，整體3mm的精度。√要因8焊接工藝方法不合理現(xiàn)場調(diào)查焊接工藝、方法、順序等是決定鋼端殼最終成型的關(guān)鍵，初次焊接施工工藝、方法、順序等不夠科學(xué)合理。焊接時需保證定位后無變形或細(xì)微變形√要因制表人：劉凱日期：2008年8月20日制定對策表5對策表序號要因?qū)Σ吣繕?biāo)措施地點(diǎn)完成時間責(zé)任人1工藝未能透徹領(lǐng)會集思廣義，制定方案，重新培訓(xùn)技術(shù)細(xì)化，可指導(dǎo)操作，現(xiàn)場技術(shù)可控1、召開多方專家與現(xiàn)場工人技師，進(jìn)行商討確定方案；2、根據(jù)會議內(nèi)容，制定方案；并細(xì)化至單工序進(jìn)行詳細(xì)交底；3、從上到下，明確鋼端殼的重要性，貫徹強(qiáng)化質(zhì)量意識施工現(xiàn)場王思凡劉凱2設(shè)計(jì)鋼板薄剛度不夠板材設(shè)加勁板加強(qiáng)剛度保證板材剛度變形100%滿足施工對上翼板及面板的4個角板，背后假設(shè)加勁板，增強(qiáng)剛度，減小變形施工現(xiàn)場黎明3測量定位方法不當(dāng)制定精準(zhǔn)可行測量方案保證測量精度誤差小于0.5mm1、制定完善精確系統(tǒng)的測量定位方案2、增設(shè)密集精準(zhǔn)限位塊施工現(xiàn)場張朋朋馬建4焊接工藝方法不合理改良工藝方法保證整體不平度不大于3mm，每延米小1mm1、采用高級技師焊工，采用CO2保護(hù)焊施焊2、焊接遵循點(diǎn)焊、加固、分層、跳焊等科學(xué)優(yōu)化工藝方法。施工現(xiàn)場黎明吳毅制表人：劉凱日期：2008年9月30日實(shí)施對策根據(jù)對策措施，我們進(jìn)行了對策實(shí)施。由QC小組組長土木總工王思凡組織牽頭,具體落實(shí)到責(zé)任人實(shí)施。實(shí)施一：會集思廣義，制定方案，重新培訓(xùn)08年7月22日，由股份公司副總工程師劉升東主持召開了第一次方案專題討論會，參加人員主要有，股份公司副總工程師王建林，股份公司機(jī)械專家張寧川，全體QC小組人員，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，經(jīng)過分析討論制定出了鋼端殼面板處理整改初步方案。隨后又多次會同集團(tuán)及股份高層技術(shù)人員、打撈局、設(shè)計(jì)院、專業(yè)隊(duì)伍、現(xiàn)場操作技師等，召開了高層次、廣范圍的方案專題討論會議。圖7廣范圍的方案專題討論會議圖綜合了各種因素后，制定出了一套可靠，切實(shí)可行的整改處理方案。在報股份公司、集團(tuán)公司審批后，方案在8月25日通過了專家評審會，到會專家主要有，機(jī)械制造公司經(jīng)理張紅星，機(jī)械總工程師呂總，廣州打撈局副總工程師歐總，股份公司副總工程師王建林，項(xiàng)目設(shè)計(jì)代表陳海軍等。施工方案制定：方案比選：根據(jù)測量成果的分析，針對面板，經(jīng)過對添加一層鋼板進(jìn)行修整，或刨除舊鋼板更換新鋼板兩個方案的論證，因個別鋼端殼在軸線方向存在扭曲，為保障面板的設(shè)計(jì)傾角及斷面位置和不對Ω止水帶產(chǎn)生影響，決定采取面板全部替換的方式進(jìn)行處理。針對鋼端殼內(nèi)翼板，通過對割除替換和對現(xiàn)有翼板頂壓調(diào)平兩種方案的比選，考慮到重新替換不可控風(fēng)險較大，決定采用頂壓調(diào)平的方案對翼板不平處進(jìn)行校正。方案內(nèi)容：首先采取氣刨對舊面板進(jìn)行割除（刨切，對翼板損傷最?。?，然后剝除舊面板，鑿除鋼端殼面板與腹板間空腔中的填充砂漿；待砂漿全部清理干凈、刨切面焊縫打磨平滑后進(jìn)行內(nèi)翼板校調(diào)，先采用千斤頂頂壓的方式大致調(diào)平至誤差2mm以內(nèi)，然后采用預(yù)裝止水帶壓塊用螺栓緊固后火工調(diào)平的方式對局部進(jìn)行精調(diào)，至滿足設(shè)計(jì)要求為止。在前述工作時同步進(jìn)行面板和相關(guān)構(gòu)件的加工。翼板校正完成圖8對方案重新進(jìn)行學(xué)習(xí)培訓(xùn)交底后對面板安裝位置進(jìn)行精確測量后將新加工的面板進(jìn)行準(zhǔn)確定位后與翼緣板進(jìn)行焊接，滿足平整度、傾斜度的要求。實(shí)施效果檢查：制定出了切實(shí)可行的方案，技術(shù)得到細(xì)化，可指導(dǎo)操作性強(qiáng)，全員對鋼端殼關(guān)鍵技術(shù)有了深入透徹的領(lǐng)會，質(zhì)量意識得到貫徹強(qiáng)化，過程中有效的進(jìn)行實(shí)時控，效果顯著。圖9過程實(shí)時控制實(shí)施二：板材設(shè)加勁板加強(qiáng)剛度對上翼板及面板的4個角板，背后假設(shè)加勁板，增強(qiáng)剛度，減小安裝焊接過程中的變形；另外在焊接安裝完成后，注漿時在外部角板上加設(shè)加勁板，防止壓力過大時引發(fā)變形。圖10勁板加設(shè)圖表6變形量統(tǒng)計(jì)表位置角板最大變形量(mm)翼板最大變形量(mm)左上左下右上右下上下左右E1南0.50.70.30.40.60.30.50.2E1北0.40.30.20.50.30.60.40.5E2南0.30.60.30.50.40.30.70.6E2北0.30.40.60.30.50.40.50.4E3南0.30.50.40.30.70.30.40.6制表人：張朋朋日期：2008年10月31日實(shí)施效果檢查：加設(shè)勁板后，焊接安裝過程變形微小，通過數(shù)據(jù)顯示該變形可控制，在精度誤差允許范圍內(nèi)，效果理想。實(shí)施三：制定精準(zhǔn)可行測量方案1、測量放線沿鋼端殼內(nèi)外翼板在角點(diǎn)及拐點(diǎn)處布設(shè)焊接Φ20圓鋼，利用原矩形控制網(wǎng)，將平行于鋼端殼面板平面的斷面投放在該鋼筋上面，用不同方法再對投點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核檢驗(yàn)，確認(rèn)無誤滿足精度后，將點(diǎn)刻劃至圓鋼上面；用0.5mm鋼絲將投放在鋼筋上的斷面點(diǎn)連接，形成面板檢驗(yàn)定位的基準(zhǔn)線，在使用基準(zhǔn)線測量時應(yīng)再次復(fù)核。圖11測量投點(diǎn)圖12拉設(shè)鋼絲基準(zhǔn)線2、面板定位焊接定位塊，定位塊采用M14螺栓六角螺母，利用測量基準(zhǔn)線量出點(diǎn)位（量取數(shù)據(jù)等于基準(zhǔn)線至設(shè)計(jì)面板距離加上面板厚度16mm），用一角對準(zhǔn)點(diǎn)位，然后將其焊接牢固，定位塊按照40cm~50cm沿上下翼板均勻分布。圖13定位塊放樣圖14定位塊面板吊裝定位，面板平整度檢驗(yàn)合格后，開始進(jìn)行面板吊裝定位，用吊車配合人工將面板逐塊放入鋼端殼腔體內(nèi)，使其緊靠定位塊，并將其點(diǎn)焊到上下翼板上面，達(dá)到初步定位；然后將面板延基準(zhǔn)線每隔20cm點(diǎn)焊，點(diǎn)焊后由測量組對面板位置進(jìn)行復(fù)測，對于不滿足要求的及時進(jìn)行調(diào)整，面板到位后再進(jìn)行一次精確測量復(fù)核，檢測合格后再正式對面板進(jìn)行焊接，焊接過程中由測量人員適時抽檢面板精度，面板精度應(yīng)控制在每沿米不大于1mm，整體平整度不大于3mm。圖15吊裝后精確定位實(shí)施效果檢查：制定測量方案經(jīng)準(zhǔn)可行，定位精度高于0.5mm，完全滿足要求，安裝精度誤差可控，效果明顯。實(shí)施四：改良工藝方法焊接時為了避免焊接熱量造成校調(diào)后的翼板再變形，應(yīng)分段跳焊，每焊接20~30cm，跳過1米再焊，待溫度降落后再接焊，依次循環(huán)焊接。焊接面板時采用增加加勁板方式控制焊接引起的翼板變形疊加，在面板接頭處加設(shè)30mm厚勁板，讓兩接頭搭接在其上面減小接縫焊接變形；焊接時應(yīng)盡可能保證面板與上下翼板密貼，不能調(diào)整密貼的應(yīng)在背后加鋼板塞焊，圖16二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊現(xiàn)場施焊杜絕因面板與翼板存在空隙焊接將翼板拉引變形；焊接時加強(qiáng)通風(fēng)等降溫措施，以保證焊接處的內(nèi)應(yīng)力及時釋放；焊接時控制好電流，確保電流穩(wěn)定；每層焊縫施焊前須將前一層的焊渣清理干凈，避免夾渣；采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊時，做好空氣防護(hù)措施，防護(hù)出現(xiàn)氣泡，在焊縫接頭處應(yīng)將焊渣藥皮清除干凈防止夾渣；面板焊接完成后由具有資質(zhì)的檢測單位對焊縫進(jìn)行超聲波無損探傷，對焊縫質(zhì)量做出評定，對不滿足要求得焊縫及時返工處理。實(shí)施效果檢查：焊接工藝方法改良后，焊接速度質(zhì)量明顯提高，且焊接應(yīng)力變形得以控制，焊后變形幾乎達(dá)到0變形，效果非常良好。圖17焊接后面板精度控制數(shù)據(jù)檢查效果1、質(zhì)量效果鋼端殼焊接安裝后，對每鋼端殼245個測點(diǎn)測量檢查，數(shù)據(jù)顯示面板不平度不小于3mm，每延米不平度小于1mm，翼板平順每延米不平度小于1mm。在管段拉合后鋼端殼對接良好，檢漏無滲漏，止水帶壓縮密貼良好。表7處理后誤差統(tǒng)計(jì)表位置上下左右整體最凹最凸最凹最凸最凹最凸最凹最凸E1南-10.5-1.51-0.51.5-112.5E1北-0.51-10.5-20.5-0.513E2南-1.51-11-0.51.5-123E2北-0.51-10.5-1.51-0.512.5E3南-10.5-0.51.5-11-0.51.52.5位置面板每延米最大不平度(mm)翼板每延米最大不平度(mm)上下左右上下左右E1南0.20.30.30.50.80.60.90.5E1北0.40.30.20.40.70.50.80.6E2南0.50.40.30.60.60.50.90.8E2北0.5